2018高中物理(人教版)高三备考-强化训练44--电磁波--相对论简介

强化训练43 电磁波相对论简介

——’17备考综合热身辅导系列

山东平原一中魏德田

本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。其目的在于重点把握麦克斯韦电磁理论、电磁波的形成及传播的特点；理解狭义相对论的两个基本假设、时空的相对性（尺缩和鈡慢）和其他几个结论并能解决比较简单的运算问题。通过训练，使我们深刻理解麦克斯韦电磁理论，正确区分电磁波和机械波等传播特性；使我们了解相对论等在现代技术中的应用，激发我们努力去探索其规律，更好利用它。全卷22题，总计120分，选做题8道备用.

一、破解依据

㈠麦克斯韦电磁场理论

⑴恒定的磁场（电场）不能产生电场（磁场）。

⑵周期性变化的电场（磁场）产生同频率的周期性变化的磁场（电场），才能产生电磁波。

⑶变化的磁场能够在周围空间产生电场，这种电场与电荷激发的电场不同，它的电场线是闭合的，它的存在与空间有无导体或者有无闭合电路无关。

㈡电磁波

⑴不同频率真空速度相同c=3.0×108m/s ,

⑵频率越高(折射率n越大)同种介质中速度越小(见).

⑶电磁波速与波长、频率(或周期)关系：。电磁波速由自身频率、介质等决定。

其中，，即发射电路的频率。

⑷感应电场与静电场的区别：

①前者电场线闭合，后者不闭合；

②前者无电势，后者有；

③电荷沿“闭合电场线”运动一周，“感应电场力”做功为零；后者则不为零。

④“感应电场”起于变化磁场，后者起于电荷。

㈢狭义相对论

⑴基本假设：

即在不同惯性系中：

①一切物理规律都相同；

②真空中光速都相同。

⑵时间和空间的相对性：

已知，即狭义相对论因子，设其倒数为，

则：

①运动长度（减小或尺缩）：；②运动时间（增大或钟慢）：。

⑶其他结论：

1 / 14

①速度变换式：；②运动质量（增大）：；③质能方程

。

*㈣广义相对论

⑴原理：任何参考系，物理规律都相同。

⑵等效：均匀引力场等效于匀加速场。

⑶预言与证实：①时空弯曲；②光线弯曲；③引力红移。

二、精选习题

㈠选择题（每小题5分，共70分）

⒈（13上海）电磁波与机械波具有的共同性质是()

A.都是横波

B.都能传输能量

C.都能在真空中传播

D.都具有恒定的波速

2．（17江苏）接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有( )

（A）飞船上的人观测到飞船上的钟较快

（B）飞船上的人观测到飞船上的钟较慢

（C）地球上的人观测到地球上的钟较快

（D）地球上的人观测到地球上的钟较慢

3. （16全国Ⅱ）关于电磁波，下列说法正确的是( )

A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关

B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波

C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度垂直

D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输

E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失4．（16北京）下列说法正确的是()

A．电磁波在真空中以光速c传播

B．在空气中传播的声波是横波

C．声波只能在空气中传播

D．光需要介质才能传播

5.（16江苏）一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行经过地球，下列说法正确的是（）

A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m

B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m

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3 / 1

4 C ．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c

D ．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c

6．（16天津）我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑，米波雷达发射无线电波的波长在1～10 m 范围内，则对该无线电波的判断正确的是(

)

A ．米波的频率比厘米波频率高

B ．和机械波一样须靠介质传播

C ．同光波一样会发生反射现象

D ．不可能产生干涉和衍射现象

7. （14四川）电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是

( )

A ．电磁波不能产生衍射现象

B ．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机

C ．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度

D ．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同

8.（14北大附中）LC 振荡电路中，某时刻的磁场方向如图-2所示，则 ( )

A ．若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b 向a

B ．若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上板带正电

C ．若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上板带正电

D ．若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流由a 向b

9．（15成都三诊）下列说法正确的是（ ）

A ．声波和电磁波都不能在真空中传播

B ．遥控器发出的红外线脉冲信号，可以用来遥控电视机、录像机和空调机

C ．交警可以根据光波的偏振现象，利用仪器测出经过身边的汽车的行驶速度

D ．狭义机对论认为真空中光源的运动会影响光的传播速度

图-1 图-2

4 / 14 10. （14北大附中）如图-3所示的电路中，L 为电阻不计的线圈，C 为电容器，R 为电阻，开始时电键S 处于闭合状态。t=0时刻，电键S 断开，并开始计时。设电容器的a 板带正电时q 取正值，则a 板上的带电量q 随时间t 变化的图像是

( )

11.（14徐州一中）下列说法正确的是（ ）

A ．雷达是利用微波来测定物体位置的设备

B ．用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点

C ．根据狭义相对论的基本原理，光速在不同的参考系中都是相同的

D ．做简谐运动的质点所受的合外力总是指向平衡位置且大小恒定

12. （14北大附中）如图-4所示电路中，电感线圈的电阻不计，原来开关闭合，从断开开关S 的瞬间开始计时，以下说法正确的是( )

A ．时刻，电容器的左板带正电，右板带负电

B ．

时刻，线圈L 的感应电动势最小 C ．

时刻，通过线圈L 的电流最大，方向向左 D ．时刻，电容器C 两极板间电压最大

13. （14武昌模拟）下列说法中不正确的是（ ）

A 、人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射

B 、麦克斯韦预言并用实验证实了电磁波的存在

C 、在高速运动的火箭里的人认为火箭本身变短了

图-3

图-4

5 / 14 D 、单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长有关

E 、肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的，主要体现了光的波动性。

14. (15扬州)目前雷达发出的电磁波频率多在200MHz ～1000 MHz 的范围内，下列关于雷达和电磁波的说法正确的是（ ）

A ．真空中，上述频率范围的电磁波的波长在30m ～150m 之间

B ．电磁波是由均匀变化的电场或磁场产生的

C ．波长越短的电磁波，越容易绕过障碍物，便于远距离传播

D ．测出电磁波从发射到接收的时间，就可以确定到障碍物的位置

㈡填空题（12分）

15．(14上海)（4分）下列电磁波中,波长最长的是______

A.无线电波

B.红外线

C.紫外线

D.γ射线

16．（14北大附中）（4分）如图-5是产生X 射线的装置，即X 射线管，其中高压电

源的____________ 端（填

a 或

b ）为正极；要使X 射线管产生波长为5.00×10－11m 的X 射线, X 射线管的灯丝和靶间的电压至少应为____________V 。

17. (13江苏)（4分）如图-6所示,两艘飞船A 、B 沿同一直线同向飞行,相对地面的速度均为v(v 接近光速c)。地面上测得它们相距为L ,则A 测得两飞船间的距离 (选填“大于”“等于”或“小于”)L 。当B 向A 发出一光信号,A 测得该信号的速度为 。

㈢计算题（共38分）

18.(14武昌模拟)（5分）麦克斯韦在1865年发表的（电磁场的动力学理论）一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波。

一单色光波在折射率为 1.5的介质中传播，某时刻电场横波图象如图1所示．求该光波的频率。

图-5 图-6

19.（14北大附中）（9分）微波炉的工作应用了一种电磁波——微波(微波的频率为2.45×106Hz)。食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动，内能增加，温度升高，食物增加的能量是微波给它的。下表是某微波炉的部分技术参数，问：

(1）该微波炉内磁控管产生的微波波长是多少？

(2）该微波炉在使用微波挡工作时的额定电流是多少?

(3）如果做一道菜，使用微波挡需要正常工作30min，则做这道菜需消耗的电能为多少?

20．（14北大附中）（9分）电感线圈中的电流在0.6s时间内的变化为1A，线圈产生的感应电动势为6mV，求由该线圈和电容为14400pF的电容器组成的振荡电路所辐射的电磁波波长是多大?

21.（13新课标II）（10分）如图-7，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A=30°，∠B=60°。一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出。若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等。

（i）求三棱镜的折射率；

6 / 14

（ii）在三棱镜的AC边是否有光线透出？写出分析过程。（不考虑多次反射）

图-7

22.(14江苏)（5分）Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒,这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图如图-8。一束光以入射角i从a点入射,经过折射和反射后从b点出射。设鳞片的折射率为n,厚度为d,两片之间空气层厚度为h。取光在空气中的速度为c,求光从a到b所需的时间t。

图-8

㈣选做题

23.（15上海）各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是（）

（A）γ射线、紫外线、可见光、红外线（B）γ射线、红外线、紫外线、可见光（C）紫外线、可见光、红外线、γ射线（D）红外线、可见光、紫外线、γ射线

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24.（14湖南联考）下列说法正确的是（）

A.如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小的平方根成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动

B.向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”

C.狭义相对论表明物体运动时的质量总要小于静止时的质量

D.麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的电场产生磁场和变化的磁场产生电场

E．含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，光在干涉、衍射及折射时都可能发生色散

25.(13四川)下列关于电磁波的说法,正确的是()

A.电磁波只能在真空中传播

B.电场随时间变化时一定产生电磁波

C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波

D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在

26.（14成都摸底）下列说法正确的是（）

A．穿过线圈的磁通量变化越大，线圈上产生的感应电动势越大

B．通过线圈的电流变化越快，线圈的自感系数越大

C．电场总是由变化的磁场产生的

D．真空中的光速在任何惯性系中测得的数值都相同

27.(13浙江)关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是()

A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息

B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波

C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同

D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同

28.(15大庆实验中学)下列说法中正确的是()

A．两列机械横渡相遇，在相遇区一定会出现干涉现象

B．机械波在传播过程中，沿传播方向上，在任何相等时间内，

传播相同的距离

C．光波在介质中传播的速度与光的频率有关

D．狭义相对论认为：一切物理规律在不同的惯性参考系中都相同

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E．紫光的双缝干涉条纹间距可能大于红光双缝干涉条纹间距

29.（14开封联考）下列有关光纤及光纤通信的说法正确的是()

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